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1、化学竞赛 第六章 立体化学第1页，此课件共26页哦 对映异构体之间的物理性质和化学性质基本相同，对映异构体之间的物理性质和化学性质基本相同，只是对平面偏振光的旋转方向（旋光性能）不同。只是对平面偏振光的旋转方向（旋光性能）不同。第2页，此课件共26页哦物质的旋光性物质的旋光性 能使平面偏振光振动平面旋转的物质称为物质能使平面偏振光振动平面旋转的物质称为物质的旋光性，具有旋光性的物质称为旋光性物质（也的旋光性，具有旋光性的物质称为旋光性物质（也称为光活性物质）。称为光活性物质）。第3页，此课件共26页哦第4页，此课件共26页哦在空间的排列上，可以看出他们是不相同的。在空间的排列上，可以看出他们是
2、不相同的。这两个异构体是互相对映的，互为物体与镜像关系，这两个异构体是互相对映的，互为物体与镜像关系，故称为对映异构体。对映异构体中，一个使偏振光向右故称为对映异构体。对映异构体中，一个使偏振光向右旋转，另一个使偏振光向左旋转，所以对映异构体又称旋转，另一个使偏振光向左旋转，所以对映异构体又称为旋光异构。为旋光异构。第5页，此课件共26页哦一、分子的手性一、分子的手性（以乳酸CH3C*HOHCOOH为例）特征特征（1）不能完全重叠，）不能完全重叠，（2）呈物体与镜象关系（左右手关系）。）呈物体与镜象关系（左右手关系）。反时针排列反时针排列顺时针排列顺时针排列第6页，此课件共26页哦 a、物质分
3、子互为实物和镜象关系（象左手和右手一样）彼此不能完全重叠的特征，称为分子的手性。b、具有手性（不能与自身的镜象重叠）的分子叫做 手性分子 c、连有四个各不相同基团的碳原子称为手性碳原子（或手性中心）用C*表示 d、凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具有手性，是手性分子。第7页，此课件共26页哦二、分子对称因素二、分子对称因素（1）对称面）对称面（2）对称中心）对称中心具有对称面的分子无手性具有对称面的分子无手性 有对称中心的分子没有手性有对称中心的分子没有手性 第8页，此课件共26页哦三、构型的表示方法三、构型的表示方法(1)立体结构式立体结构式 第9页，此课件共26页哦（2）Fisch
4、er投影式投影式为了便于书写和进行比较，对映体的构型常用费歇尔投影式表示：为了便于书写和进行比较，对映体的构型常用费歇尔投影式表示：第10页，此课件共26页哦 投影原则：投影原则：1 横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子，横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子，位于纸平面。位于纸平面。2 横线表示与横线表示与C*相连的两个键指向纸平面的前面，相连的两个键指向纸平面的前面，竖线表示指向纸平面的后面。竖线表示指向纸平面的后面。3 将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳 原子写在竖线上端。原子写在竖线上端。第11页，此课件共26页哦外消旋体外消旋体 等量的
5、左旋体和右旋体的混合物称为外消旋体，等量的左旋体和右旋体的混合物称为外消旋体，一般用（一般用（）来表示。）来表示。外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）：外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）：旋光性旋光性 物理性质物理性质 化学性质化学性质 生理作用生理作用 外消旋体外消旋体 不旋光不旋光 mp 18 基本相同基本相同 各自发挥其左右各自发挥其左右 对映体对映体 旋光旋光 mp 53 基本相同基本相同 旋体的生理功能旋体的生理功能第12页，此课件共26页哦这种方法是广泛使用的一种方法，它是根据手性碳上四个这种方法是广泛使用的一种方法，它是根据手性碳上四个不同原子或基团在不同原子或基团在“顺序规则
6、顺序规则”中排列次序来表示手性碳的中排列次序来表示手性碳的构型。对含有一个手性碳的化合物，作如下规定：假设该化构型。对含有一个手性碳的化合物，作如下规定：假设该化合物为合物为Cabcd（1）把连接在）把连接在C*上的四个原子或基团（上的四个原子或基团（a,b,c,d）按大）按大小顺序规则排列，如：小顺序规则排列，如：abcd（2）把最小的原子或基团（）把最小的原子或基团（d）放在离观察者对着眼睛最远）放在离观察者对着眼睛最远的地方的地方（3）其它三个集团按递减顺序（）其它三个集团按递减顺序（abc），若），若abc为为顺时针方向排列的用顺时针方向排列的用“R”表示，若表示，若abc为逆时针方向
7、排为逆时针方向排列用列用“S”表示。表示。四、旋光异构体的命名四、旋光异构体的命名S/R 构型标记法构型标记法第13页，此课件共26页哦 abc 顺时针为顺时针为R型型 即：即：即：即：abc逆时针为逆时针为S型型 第14页，此课件共26页哦顺序规则：顺序规则：比较连接在比较连接在C*上的第一个原子的原子序数，上的第一个原子的原子序数，按由大到小排列，同位素质量高者优先。按由大到小排列，同位素质量高者优先。例：例：C*HFClBr（BrClFH）氟氯溴甲烷）氟氯溴甲烷（R）（S）第15页，此课件共26页哦（2）直接与）直接与C*相连的原子相同时，则比较与第一个相连的原子相同时，则比较与第一个原
8、子相连的原子，如果第二个又相同，则比较第三原子相连的原子，如果第二个又相同，则比较第三个，依次类推。例如：个，依次类推。例如：（S型）第16页，此课件共26页哦例如：例如：（S-型）（S-型）（3）如果集团含有双键或叁键时，则当作两个或叁个）如果集团含有双键或叁键时，则当作两个或叁个单键处理。即：单键处理。即：第17页，此课件共26页哦 在有机化学中立体结构的表达经常采用的是在有机化学中立体结构的表达经常采用的是Fiseher式，式，式中横线指向纸平面前方，竖线指向纸平面后方。因此，式中横线指向纸平面前方，竖线指向纸平面后方。因此，当原子序优先性最低的基团处于竖线时，就可直接从式当原子序优先性
9、最低的基团处于竖线时，就可直接从式中另三个基团的排列方向读出构型，以中另三个基团的排列方向读出构型，以C*为例，为例，设四个基团的原子序优先性顺序为设四个基团的原子序优先性顺序为，那么下，那么下列式子的构型分别为：列式子的构型分别为：第18页，此课件共26页哦 R-S-S-R-S-R-S-R-第19页，此课件共26页哦（S）2,3二甲基二甲基3,4二氯丁烷二氯丁烷（R）3溴溴1戊烯戊烯第20页，此课件共26页哦五、五、含多个手性碳原子化合物的对映异构含多个手性碳原子化合物的对映异构 如如果果分分子子内内含含二二个个构构造造不不同同的的手手性性碳碳原原子子C*A和和C*B，就就含含有有四四个个旋
10、旋光光异异构构体体。在在推推算算旋旋光光异异构构体体总总数数时时，如如用用“”“”代代表表每每个个手手性性碳碳原原子子旋旋光光作作用用的的方方向向，则可看到有四个旋光性能不同的异构体，其旋光情况可示为：则可看到有四个旋光性能不同的异构体，其旋光情况可示为：(i)(ii)(iii)(iv)C*A C*B 分分子子中中如如含含n个个构构造造不不同同的的手手性性碳碳原原子子，可可能能存存在在的的旋旋光光异异构构体体总总数数就就有有2 n个个，即即2 n-1对对映体。对对映体。第21页，此课件共26页哦 对对于于分分子子中中含含多多个个手手性性碳碳原原子子的的化化合合物物，用用 R/S 命命名名法法命
11、命名名其其结结构构时时，应应将将所所有有手手性性碳碳原原子子的的关关系系逐逐个个标标明明。以以氯氯代代苹苹果果酸酸（2氯氯3羟基丁二酸）为例加以说明（二个手性碳）：羟基丁二酸）为例加以说明（二个手性碳）：+7.1o -7.1o +9.3o -9.3o （）（）（）（）（2R，3R）（2S，3S）（2R，3S）（2S，3R）第22页，此课件共26页哦例例:酒石酸酒石酸 HOOC-CH-CH-COOH的立体异构的立体异构 OH OH*这这四四种种异异构构体体中中(I)和和(II)是是对对映映体体;(III)和和(IV)是是同同一一种种物物质质(它们可以相互叠合它们可以相互叠合).I II III
12、IV(2R,3R)(2S,3S)(2R,3S)(2S,3R)含两个相同手性碳原子的情况含两个相同手性碳原子的情况第23页，此课件共26页哦(III)通过通过C(2)-C(3)键中心点的垂直线为轴旋转键中心点的垂直线为轴旋转180,就可就可以看出它可以与以看出它可以与(IV)是叠合的是叠合的:以黑点为中心以黑点为中心在纸面上旋转在纸面上旋转180第24页，此课件共26页哦 象象这这种种含含有有手手性性碳碳原原子子的的化化合合物物之之所所以以没没有有旋旋光光性性，可可认认为为是是由由于于分分子子内内二二个个构构造造相相同同而而构构型型相相反反的的手手性性结结构构的的旋旋光光作作用用刚刚好好互互相相
13、抵抵消消的的结结果果，因因此此被被称称为为内内消消旋旋体体。内内消消旋旋酒酒石石酸酸可可称称为为（2R，3S）酒酒石石酸酸或或meso-酒酒石石酸酸，它它和和左左旋旋或或右旋体之间属非对映异构关系。右旋体之间属非对映异构关系。另另外外，我我们们必必须须看看到到，外外消消旋旋体体和和内内消消旋旋体体虽虽然然都都不不具具旋旋光光性性能能，但但二二者者有有着着本本质质的的不不同同，内内消消旋旋体体是是一一种种纯纯物物质质，而而外外消消旋旋体体却却是是由由相相互互对对映映的的二二种种物物质质所所构构成成（化合物或混合物）（化合物或混合物）。第25页，此课件共26页哦1.5该分子有无对称中心？_。1.7该分子有无手性碳原子？_。1.8该分子有无手性？_。（5）有。（1分（7）有。（1分）（8）无。（1分）第26页，此课件共26页哦